【正文】 ...................................... 22 檢測結(jié)果 ......................................................... 22 小結(jié) ............................................................. 24 第六章 設計總結(jié)與展望 ................................................ 25 設計總結(jié) ............................................................. 25 展望 ................................................................. 25 參考文獻 ................................................................. 26 致 謝 ..................................................................... 27 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文 ） 1 第一章 引言 電火花 加工簡介 電火花加工 是經(jīng)歷了人們從生產(chǎn)改革到科技文明的一門新的學科，新的技術(shù)。 電火花加工原理 圖 1 1 電火花加工 的 原理圖 電火花加工是 利用低 壓 和 液介 所形成的 火花放電 來對材料進行標量尺寸的 腐蝕 ，達到預期的加工 目標，我們稱這種方法為 電火花加工 法 。 (2) 電極 工具 材料 的 熔化 和 氣化 所導致得 熱膨脹 (圖 11(c)、 (d))。在這個加工過程中，我們可以通過 仔細觀察， 很明確地 看到 四處濺射的橘紅 色火花，這 些便是 被拋出的 不需要的電極局部材料 。先進的生產(chǎn)力對于實現(xiàn)加工更為精 細嚴格。 用普通的機械加工方法難于加工或無法加工的特殊材料和復雜形狀的工件。 對于國內(nèi)來說，我國 南航和哈爾濱工業(yè) 這兩個 大學在 這 方面 的 也取得了 很 大 的成就 ，哈爾濱工業(yè)大學 已經(jīng)實現(xiàn) 小于 8μm的微細孔 和 小于 的加工 ， 達到了世界 領(lǐng)先水平 。 設計的內(nèi)容及目的 通過 設計出專 門的 夾具，使用電火花加工方法 來對 圓柱表面 進行 微凸起 加工 ，凸起 結(jié)構(gòu)的 形狀 是 200um 為 邊長的正方形， 并 且凸起 之 間 的間隔 也是 200um， 在加工過程中實現(xiàn)一次裝夾 就能 完成 對 圓柱周向 和 軸向同時 進行的 兩道加工工序。原來 機械領(lǐng)域中 認為 滾動接觸的機械零件表面 應該 越光滑越好 ，而它針對這關(guān)鍵給出相對的理念，打破了 傳統(tǒng)觀點。 反對聲音也有， 電火常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 6 花機床制造商 認為， 對于 部分 窄槽加工 來說 ，高速銑 依舊不能解決 。 （ 4） 電火 花 成型加工 是一類 不 觸碰的 加工， 也就是說 加工 的 時 候 工具與 工件兩電極之間是不 觸碰 的；相 比較 其它加工方式 ，這種加工方式是 不會 對 工件 造成 硬性 的 傷 害。 （ 3） 石墨電極 材料的 缺點是放電穩(wěn)定性 通常不盡人意 ， 受 電弧放電 影響不適合精細加工 ，一般 是用來加工 損耗較大 要求的 加工。壓電陶瓷 是一種 非金屬脆性材料，由于 一般 的機械加工方法作用力過大 ， 加工時 容 易出現(xiàn)裂紋 和 脆斷 ， 對其進行精確加工 十分艱難 ，又 因為 其 是 非金屬材料 ，所以 不適合用電加工方法。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 8 圖 21 超 聲加工 電火花放電加工 通過 微細放電加工技術(shù) 來 制作微坑表面結(jié)構(gòu) 和 微凸起 結(jié)構(gòu) ,主要 是利用微坑 和 微凸起的相對幾何關(guān)系 ,再利用 電火花微精線切割 技術(shù)來 加工制備 所需要的不同形狀 陣列 的凹槽電極 ,然后根 據(jù)反拷貝原理 ，用 電火花成 型 加工 技術(shù)加工 微坑陣列 ， 將 工件和電極的 凹凸關(guān)系反置 一下 設計 出來 ,最終實現(xiàn)將 微凸起結(jié)構(gòu)陣列 加工到工件表面 [14]。 （ 2）就設施的要求，只有超聲加工需要針對加工材料設計出專門的超聲機床，所以說它對設施的要求 比較高，而電火花放電加工和電火花成型加工都可以使用一般的電火花機床。 （ 1） 塊電極反拷法 (EDG) 塊電極反拷法的加工原理是依據(jù)逆電火花加工法，是一類在線制造微細電極的，比較傳統(tǒng)的制作方法。被融化 的那 部分變成 極其微細的粉末 ， 流散到 加工液 當 中，隨后被沖出去 ， 最后 留 下 的痕跡 會在火花液中 冷卻，放電間隙 之 間恢復 到 絕緣 態(tài) ，而 在 放電點 的那處地方?jīng)]有 被除 掉的 部 位 隆起， 便是 下一個 弧 波電流 進行 放電 的 點， 這便構(gòu)成了電脈沖 放電加工。 （ 3）用單脈沖放電法來制作電極，這種方法加工效率高 ,沒有必要準備其他輔助的設備 ，利 用一般的電火花成形機床就可以實現(xiàn)。 在 環(huán)形紋路中凸起 的標準參數(shù)是 200um的 寬， 50um的 高， 并且 相鄰凸起 之間的 間隔 為 200um。綜上考慮以及 成本因素，選 取 紫銅 作為電極材料。 另外 安裝電極 還 要 注意緊固電極時 對 螺釘 作 用力要 適當 均勻，以防止電極形 變。 （ 4） 使得 機床的加工范圍擴大 大多數(shù) 專用夾具能裝夾不同 種 類的工件， 而且適用于使用在 不同類的機床上，這讓 機床的加工范圍 很有效的得到擴大 。 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 圖 41 局部執(zhí)行模塊的原理圖 加工夾具的設計 整體設計 1 夾具的技術(shù)要求： （ 1）夾具的整體的重量必須要以最低成本為原則。 具體設計 見： 圖 42 常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 圖 42 夾具總體裝配圖 選擇電機 受 電流與磁場 的 相互作用 ，導致 正反電磁轉(zhuǎn)矩 的產(chǎn)生。 軸承的作用說簡單點就是 支撐， 也可以認為它是起到 固定軸的 作用 。 當然， 預緊力 是有限度的， 不 能 過大， 不然 會 使 軸承的磨損 加快 ，甚至在特殊情況下造成 軸承卡死。故而要求整個夾具體必須要與機床高度結(jié)合，盡量削弱誤差所帶來的影響。 軸向加工 對軸 向凹槽 進行 加工 時， 使用第三章中 出現(xiàn) 的 軸向凹槽電極 。 檢測結(jié)果 對加工出的圓管 進行 檢驗，在圓管 兩端中間 A、 B、 C三處 進行 檢測長寬高，結(jié)果如 下表（ 表 52） 所示。我們可以很明確的根據(jù)以上比例和 尺寸，微凸起 結(jié)構(gòu)是長寬都 大約為 200um，高為 150um 的立體 ， 同樣符合實驗 設計 要求。由于微坑結(jié)構(gòu)和微凸起結(jié)構(gòu)一樣的都具有相應的幾何形狀 ,這 非常適合于利用電火花放電加工 ,工具電極的制備是技術(shù)要求中的關(guān)鍵 ,利用 電火花放電加工實現(xiàn)了對微尺度上復雜結(jié)構(gòu)的精細操作。 由于我的學術(shù)水平 有所欠缺，能力有所不足 ， 故而 論文難免 存在 不足之處， 希望能夠得到 各位老師 的正確的 批評和指正 。 在 設計試驗中， 意識到 在 圓柱表面 進行 微凸起 結(jié)構(gòu)加工是一種 精密加工， 對 表面精度的 要求 比 較高， 這就加大了 高精密的表面微凸起 加工的 難度。 圖 53 20倍放大圖 圖 54 10倍放大圖 由 以上 放大圖 明顯 可以看出， 制作出來的 微凸起形狀 是 方形凸起陣列 ，符合設計要求。在 以 煤油 為液體介質(zhì)的環(huán)境 中 ，對 銅加工鋼， 針對這項加工，提供的 脈沖 電壓下， 電流幅值與寬度比應 當 小于等于 ，就會使得 加工損耗小于 1%[23]。 加工微凸起的步驟 周向加工 對 周向凹槽 進行 加工時，使用第三章中 出現(xiàn) 的周向凹槽電極。 夾具設計總結(jié) 此夾具的功能是實現(xiàn)一次安裝就能同時完成兩道工序 ,實現(xiàn)對工件和工具的固定。 2 軸承的預緊力 軸承的預緊力 就是 在軸承內(nèi)外圈之間 所 施加的軸向力。 結(jié)合本 次 畢 業(yè) 設 計的 要求，加工過程 采取 電火花加工， 對于 轉(zhuǎn)速 的要求比較 低，最終確定 選擇 36BF003 電機。 根據(jù)設計要求， 設計 選擇出 一 個 主軸， 使其 能 夠 帶動工件旋轉(zhuǎn)， 這樣有 便于 對 周向的加工，并 且將 夾具放置 到 導軌上 面 ， 方便對 軸向的加工。這種局部執(zhí)行模塊 工作時， 在x、 y、 z方向上 ，可以同時 實現(xiàn) 200Hz的頻率響應。 （ 3） 降低技術(shù)要求和 員工 的勞動強度 大多數(shù)夾具的 夾緊裝置 ，員工可以通過 按鈕 或 手柄 的操控來 夾緊 工件 ，在很 大程度上降低了操作人員的技術(shù)方面要求， 減少了工人 校正裝置的工序， 調(diào)整 了 工件 加工 的時間 和難度 。 圖 33 周向凹槽加工電極實物圖 圖 34 軸向凹槽加工電極實物圖 電極的標準制作與安裝 電火花加工中， 加工零件前，必須 要對 電極和工件 進行校正， 保證 電極的軸心線 與 機床 工作臺面 相垂直 ， 此外 電極與夾具 兩者的 安裝面也必須擦拭干凈， 使得 接觸面良好。紫銅 材料內(nèi)部精 密、韌性強，常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 一般適合 用來加工復雜形狀、高精度、表面粗糙度小和輪廓清晰的型腔， 不過 紫銅密度較大 ，又受 切削加工性能 影響 ，不宜制作 成 大中型 的 電極 [17]。 設計和制作電極 設定制作 加工方案，微凸起 結(jié)構(gòu)的 加工 一般可以 分為 兩步 工序： 第一步工序是對 周向的環(huán)形凹槽 進行加工 ， 保持 周向 的環(huán)形 凹槽加工電極 位置固定著 ， 將 圓柱 狀的 工件旋轉(zhuǎn)進給一周。這樣可實現(xiàn)電極尺 寸精度更好的被控制，也可以制作出各種復雜形狀（例如螺旋形，多邊形）的微細電極。 而 當 放電 間隙 變得更小的 時 候 ， 工件與電極間距離達到最小 ， 受 電場效應 影響， 形成一個 可以通電 的電離管道 ，進 而 形成電火花 ， 構(gòu)成 細 微的 電弧柱 。 因為這兩種 離線方法都 必須實施 二次安裝 過程 ，所以 導致了 重復定位 的 誤差 ， 同時， 這 兩種 制作微細電極的方法 存在 自身特 有 的限制 ，所 加工 出來 的微細電極 達到 直徑 50μm就已是 極限 ， 更為精細的確實無能為力 。 微凸起 結(jié)構(gòu)加工方法的選擇 微凸起 結(jié)構(gòu) 的加工 是一種高精密的加工，要綜合考慮到加工的效率、精度、設施、材常熟理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 料等各方面要求。這樣的性能 可以高效 地 加工 各種 硬脆材料。 依賴于精良的加工工藝，壓 電陶瓷 受到 廣泛 的 應用 。 （ 2） 紫銅材料本身熔點低，不 適合 承 載 較大的電流密度，一般 實驗過程中 不能 夠利用 超過 30A 的 電流 來 加工，否則會 導致 電極 材料 表面龜裂、嚴重受損，影響加工 的 效果。 （ 2） 電火花成型加工 的過程中 沒有 過大 的機械加工力 ， 因而 加工用的 機床 相對 輕巧，也不需要 再去考慮安 裝基礎(chǔ) 設備 。 之后他又 在 通過多次試驗比較針對 微凸 起結(jié)構(gòu)逐步掌握其規(guī)律以及最佳實現(xiàn)方案，這種方案可以有效地加強 發(fā)動機缸體耐燒 和 耐磨 的性能 ， 同時也減少發(fā)動機工作時的 漏氣和油耗。相應的， 微彈流潤滑理論， 則 是 建立 在宏彈流的基礎(chǔ)上 ， 對微凸體產(chǎn)生的微彈流 加以一 系列 的 研究 ， 所得出的新潤滑理論。其中 一種有效的方法 是用 電火花線切割 微精加工。其中松下精機 可以說是領(lǐng)先一步 ,該公司 能穩(wěn)定加工出 小于 5μm的微細孔 和 小于 ,不過它的 價格 過于 昂貴 ,大概得花費 20萬美元 ，而且 還是 對國內(nèi)禁運 的 。因此，工具電極方便制作。 電火花的加工特點 及形勢 區(qū)別于機械加工，電火花加工是一種完全不同的新工藝。 當 正負電極 之 間產(chǎn)生電火花，放電通道 便會產(chǎn)生高溫高壓 的情況 。 因為 通道 的 截面 太過細微 ，通道內(nèi)受 熱膨脹 所 形成的壓力